Trasporti attraverso. Proteine di trasporto

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Lucrezia Basile
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1 Trasporti attraverso la membrana Proteine di trasporto

4 Diffusione Facilitata

5 Caratteristiche dei trasporti mediati I carriers sono dotati di specificità Sono soggetti a saturazione Possono essere bloccati dagli inibitori competitivi Hanno un elevata dipendenza termica e dal ph

6 I trasportatori hanno le caratteristiche di enzimi I carriers agiscono cataliticamente come gli enzimi Legano selettivamente il loro substrato, cioè la molecola che deve essere trasportata Cambiano di conformazione per rilasciare il substrato dall altro lato Ritornano alla conformazione originale per legare un altra molecola di substrato Seguono una cinetica del tipo Michaelis-Menten

16 Esempio di Diffusione facilitata Il Trasportatore del Glucosio Glucosio Permeasi extracell. intracell. poro: formato da 5 a-eliche transmembrana anfipatiche

soluto stato A Diffusione Facilitata stato B bilayer lipidico esterno interno gradiente di concentrazione proteina carrier sito di legame del soluto es.

17 soluto stato A Diffusione Facilitata stato B bilayer lipidico esterno interno gradiente di concentrazione proteina carrier sito di legame del soluto es. Trasportatore del glucosio negli epatociti La driving force per il tranporto in qualsivoglia direzione è determinata dal gradiente di concentrazione attraverso la membrana

20 Le reazioni chimiche accoppiate Un processo endoergonico può avvenire se esso viene opportunamente accoppiato ad un processo esoergonico

21 Consideriamo la seguente reazione endoergonica: A + B A-B G>0 Affinchè essa possa avvenire deve attingere energia da una reazione esoergonica: X-P X + P + Energia G<0 La sequenza di reazioni accoppiate sarà la seguente: A + X-P A-P + X A-P + B A-B + P

22 I contenitori di energia nelle cellule Legami ad alta energia: ATP GTP Gradienti transmembranari: Gradienti ionici a cavallo del plasmalemma Contenitori intracellulari di Ca 2+

23 Trasporti passivi e attivi a confronto molecola trasportata proteina carrier bilayer lipidico gradiente di concentraz. diffusione semplice mediata da canale trasporto passivo mediata da carrier trasporto attivo

24 Trasporti passivi e attivi a confronto Il gradiente di concentrazione attraverso la membrana determina la direzione e la velocità della diffusione passiva. Nella diffusione passiva le molecole si muovono dalla zona ad alta concentrazione a quella a bassa concentrazione (trasporto in discesa ) Diffusione semplice: le molecole diffondono attraverso il bilayer lipidico Diffusione facilitata: diffusione attraverso la membrana mediata da proteine di trasporto (non è richiesta energia) Muovere un soluto in salita (contro il gradiente di concentrazione) richiede un ingresso di energia - Trasporto Attivo

26 Na + /K + ATPasi

28 Na + /K + ATPasi La pompa idrolizza l ATP ad ADP per trasportare simultaneamente 3 Na + dalla cellula e 2 K + dentro la cellula ad ogni ciclo della pompa La Na + -K + ATPasi è responsabile di >30% del consumo totale di ATP Mantiene un gradiente del Na + (ext>int) e del K + (int>ext) Contribuisce a creare un potenziale di membrana negativo all interno È bloccata dalla ouabaina Ione Intracellulare Extracellulare Na mm 145 mm K mm 5 mm

al sito citosolico il K si lega al sito extracellulare la proteina ritorna alla

29 Ciclo della pompa Na + /K + ATPasi fosforilazione ATP-dipendente la proteina subisce un cambiamento conformazionale, il Na è rilasciato all esterno ext int il Na si lega al sito citosolico il K si lega al sito extracellulare la proteina ritorna alla conformazione originale, il K è rilasciato all interno defosforilazione 1 ciclo 10 millisecondi

30 Alcune importanti caratteristiche della pompa Velocità di attività dipendente dalla concentrazione intracellulare di Na + Bloccata dal glicoside cardiaco ouabaina e bassa [ATP] i Stechiometria - 3 Na + fuori, 2 K + dentro, 1 ATP usato Elettrogenica, può generare direttamente da -2 a -20 mv Tiene la pressione osmotica sotto controllo, prevenendo il rigonfiamento cellulare

31 Gradiente elettrochimico A cavallo della membrana della maggior parte delle cellule c è una differenza di potenziale elettrico il potenziale di membrana Il potenziale di membrana influenza il movimento transmembrana di tutte le molecole cariche (ioni) Il lato citoplasmatico della membrana plasmatica di solito ha un potenziale più negativo rispetto all esterno La forza elettrostatica spinge i cationi nella cellula e guida gli anioni fuori Quindi, quando consideriamo la diffusione passiva di soluti carichi attraverso una membrana, due forze devono essere considerate: (a) il gradiente di concentrazione transmembrana (b) la differenza di potenziale transmembrana La driving force netta = Gradiente Elettrochimico

33 Quesito del giorno In base a quanto detto a lezione, stabilire se la pompa Na + /K +, che è elettrogenica dal momento che trasporta un numero netto di cariche elettriche, aumenterà o diminuirà la sua velocità d azione qualora la membrana venga depolarizzata. Ricordarsi che una depolarizzazione comporta un aumento delle cariche positive all interno della cellula rispetto alla situazione di riposo (potenziale di riposo).

34 Alcune definizioni molecola trasportata ione co-transportato ione controtransportato Uniporto Simporto Antiporto Trasporti accoppiati

35 Altri esempi di trasporti attivi primari

Trasporti accoppiati al gradiente di Na Nelle cellule animali molti processi di trasporto di membrana sono accoppiati al gradiente del Na. Es.

37 Trasporti accoppiati al gradiente di Na Nelle cellule animali molti processi di trasporto di membrana sono accoppiati al gradiente del Na. Es. Trasporto del glucosio in cellule dell epitelio intestinale Na + stato A stato B glucosio gradiente di Na carrier ext int gradiente di glucosio Stechiometria: 2 Na + 1 Glc Bloccante: florizina

38 Altri esempi di trasporti attivi secondari

40 Quesito del giorno Una cellula si trova immersa in una soluzione extracellulare contenente glucosio 10 mm. Trascorso un certo tempo la concentrazione di glucosio nel citoplasma sale a 50 mm. Secondo voi, perche cio prova che la membrana plasmatica di quella cellula dispone di un trasportatore attivo del glucosio? Come fareste a dimostrare sperimentalmente che tale trasportatore e Na + -dipendente (trasporto attivo secondario)?

41 Mantenimento dei livelli di Ca 2+ intracellulare Il Ca 2+ è coinvolto in molti processi cellulari Il mantenimento di bassi livelli di Ca 2+ intracellulare è critico for il normale funczionamento cellulare La [Ca 2+ ] extracellulare >>>> della [Ca 2+ ] intracellulare Le pompe del Ca 2+ ATP-dipendenti della membrana plasmatica e del reticolo endoplasmatico pompano attivamente Ca 2+ fuori dal citoplasma Esiste anche uno scambiatore Na/Ca (T.A.II) che pompa attivamente Ca 2+ fuori dalla cellula

44 Concentrazioni ioniche intracellulari ed extracellulari Ione Intracellulare Extracellulare Na mm 145 mm K mm 5 mm Mg mm 1-2 mm Ca mm 1-2 mm H M (ph 7.2) M (ph 7.4) Cl mm 110 mm Anioni fissi high 0 mm La [intracellulare] è molto diversa dalla [extracellulare] I cationi sono bilanciati dagli anioni

45 C:\Documents and Settings\Administrator\Documenti\Didattica\Univ British Columbia Biology 350 Bioenergetics.doc

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